Termokimia

 Oleh: Putri Ayu dan Hariadi Adha

Dalam kimia, salah satu sumber energi yang penting adalah kalor yang dihasilkan atau diserap selama reaksi berlangsung.Studi perubahan kalor yang menyertai reaksi kimia dinamakan termokimia.
Termokimia merupakan penerapan hukum pertama termodinamika. Energi yang menyertai reaksi kimia lebih disukai dinyatakan dalam bentuk entalpi, sebab banyak reaksi-reaksi kimia yang dilakukan pada tekanan tetap,bukan pada volume tetap.Suatu besaran yang sangat berguna dalam reaksi kimia adalah perubahan entalpi molar standar, dilambangkan dengan  . Untuk memahami termokimia, yang harus dipahami terlebih dahulu yaitu bagaimana bentuk dari persamaan termokimia.

A.    PersamaanTermokimia

Persamaan termokimia adalah persamaan kimia yang sudah setara berikut perubahan entalpi reaksi yang dituliskan secara langsung setelah persamaan kimia. Dalam persamaan termokimia harus melibatkan fasa zat-zat yang bereaksi, sebab perubahan entalpi bergantung pada fasa zat.Contoh persamaan termokimia:

Ø  reaksi natrium dan air

2Na+ 2H2O ----->  2NaOH + H2          DH= -367,5

Ø  Reaksi hidrogen karbonat cair (baking soda) dan asam klorida

NaHCO3 + HCl --------> NaCl + H2O + CO2         DH = 1,8 kJ

Ø  Reaksi penguraian ammonia

2NH3 ------> N2 + 3H2

A.    Jenis Reaksi Perubahan Entalpi Standar

Ø  Perubahan Entalpi Pembentukan standar ΔHF

Adalah kalor yang terlibat pada reaksi pembentukan satu mol senyawa dari unsur-unsurnya diukur pada 1 atm, 298,15K.

C(s,grafit)+2 H2(g)→ CH4(g)            ΔH=-74,8kJ/mol

Entalpi untuk unsure dalam bentuk paling stabil dikukuhkan sebesar 0 kJ/mol.  Semakin kecil nilai ΔHF maka semakin stabil energi senyawa itu. Keadaan stabil untuk karbon adalah grafit (C_grafit), keadaan stabil untuk gas diatom, seperti O₂, N₂, H₂, Cl₂, dan lainnya. ΔHF bersifat eksoterm sehingga bertanda “-“

Ø  Perubahan Entalpi Penguraian Standar ΔHd

Reaksi ini merupakan kebalikan dari reaksi pembentukan, yaitu penguraian senyawa menjadi unsure unsurnya. Oleh karena itu, perubahan entapi penguraian suatu senyawa menjadi unsure-unsurnya pada keadaan standar sama besar tetapi berlawanan tanda sesuai dengan sifat ekstensif, maka ΔHd bersifat endoterm sehingga bertanda “+”

C(s)+O2(g) → CO2(g)  ΔHF = -393,509 kJ/mol

CO2(g) ) → C(s)+O2(g) ΔHd= +393,509 kJ/mol

Ø  Perubahan Entalpi Pembakaran Standar ΔHc

Adalah kalor yang dilepaskan jika satu mol zat dibakar sempurna pada keadaan standar. Istilah pembakaran dalam ilmu kimia agak berbeda makna dengan yang biasa dipakai dalam keseharian. Dalam ilmu kimia, pembakaran berarti meraksikan suatu zat dengan oksigen.

C(s) + O2(g) → CO2(g)                                        ΔHc= - 393,5 kJ/mol

CH4(g) + 2O2(g) → CO2 + 2H2O(L)                  ΔHc= - 393,5 kJ/mol

CH3OH(s) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2H2O (L) ΔHc= - 393,5 kJ/mol

B.     Pengukuran kalor reaksi

Pengukuran kalor suatu reaksi lebih disukai pada keadaan tetap daripada volume tetap, karena banyak reaksi kimia yang membutuhkan pengadukan, juga pengamatan langsung terhadap sistem reaksi. Oleh karena itu pengukuran lebih sering dilakukan di Lab Kimia. Besaran Termodinamik yang terlibat dalam reaksi kimia pada tekanan tetap adalah perubahan entalpi reaksi. Dengan demikian, untuk mengukur kalor reaksi pada system terbuka (tekanan tetap) dapat dilakukan melalui pengukuran perubahan entalpi system reaksi (DH ). Untuk mengukur DH reaksi dapat dilakukan dengan cara mengukur perubahan panas yang terjadi. Jadi perubahan Kalor yang terlibat dalam suatu reaksi dapat diukur melalui perubahan suhu selama reaksi berlangsung.

a.       Kapasitas kalor dan kalor jenis

Ø  Hubungan suhu dan kalor diungkapkan melaluiKapasitasKalor.

Ø  Kalorimeter merupakan reactor yang digunakan harus untuk menjaga kalor yang ada didalam wadahnya (kedap Panas), ini merupakan Kapasitas Kalor yang menggunakan prinsip Black.

a.       Alat kalorimeter

Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu reaksi kimia. Penentuan kalor dilakukan melalui pengukuran suhu yang terjadi selama proses perubahan kimia atau fisika berlangsung, pada saat pengukuran, perubahan suhu yang diukur adalah suhu kalorimeter beserta seluruh isinya. Pada saat reaksi berjalan secara eksotermik,kalor yang dihasilkan akan menaikkan suhu air ddalam kalorimeter,sedangkan pada reaksi endotermik,maka suhu air akan turun sehingga dapat dihitung kalor yang diserap reaksi.

b.      Hukum hess

Walaupun terdapat alat untuk mengukur kalor reaksi,tetapi ada reaksi yang berlangsung terlalu cepat atau lambat sehingga sulit diukur. Disamping itu, ada reaksi yang tidak terjadi tetapi kita ingin mengetahui kalor reaksinya. Masalah ini dapat dipecahkan dengan menggunakan hukum Hess yang menyatakan:

 Kalor yang menyertai suatu reaksi tidak bergantung pada jalan yang ditempuh,tetapi hanya pada keadaan awal dan akhir.

c.       Energi ikatan

Kalor reaksi juga dapat diperkirakan dari data energi ikatan pereaksi dan hasil reaksi. Energi ikatan adalah energi rata-rata yang diperlukan untuk memutuskan ikatan antar dua atom dalam senyawa. Data ini dipakai untuk menghitung energi pengatoman senyawa yaitu energi yang diperlukan untuk memutuskan semua ikatan dalam senyawa (dalam keadaan gas) menjadi atom-atomnya